Biliverdine (BV) Isomeren Analysedienst

Biliverdine is een groen pigment dat wordt gevormd als bijproduct van de afbraak van hemoglobine. Het bestaat uit vier lineair verbonden pyrroolringen (een tetrapyrrool). Biliverdine wordt gevormd wanneer de heemgroep in hemoglobine wordt gesplitst bij de alfa-metheenbrug. Het resulterende biliverdine wordt vervolgens gereduceerd tot bilirubine, een geel pigment, door het enzym biliverdine reductase. De verandering van de kleur van een blauwe plek van dieppaars naar geel in de loop van de tijd is een grafische indicator van deze reactie. Biosynthese uit hemoglobine is een precursor van bilirubine. Dit komt voor in de gal van amfibieën en van vogels, maar niet in normale menselijke gal of serum.

Heme is het best bekend als een bestanddeel van hemoglobine, dat vrijkomt bij de afbraak van verouderende rode bloedcellen. Hemen zit ook in een groot aantal enzymen, waarvan de omzet ook leidt tot het vrijkomen van vrij heem. Vrij heem kan giftig zijn en daarom heeft de natuur een familie van heemoxygenase-enzymen ontwikkeld om heem af te breken; hun blokkade leidt tot een sterk verhoogde uitscheiding van ongemetaboliseerd heem in de gal. Deze enzymen splitsen de heemring om biliverdine, ijzer, en een 1-koolstoffragment als koolmonoxide te vormen. CO wordt steeds meer gewaardeerd als een neurotransmitter, en ijzer, dat zelf toxisch is, wordt uit de cellen uitgescheiden door een onlangs gekarakteriseerde pomp. Biliverdine lijkt een geschikt eindproduct van deze route, omdat het gemakkelijk in de gal wordt uitgescheiden, in de darm terechtkomt en het lichaam in de feces verlaat. Bij vogels, reptielen en amfibieën is biliverdine inderdaad het voornaamste eindproduct van de heemafbraak. Om redenen die tot nu toe onduidelijk leken, ondergaat biliverdine bij zoogdieren een bijkomend metabolisme, waarbij het door biliverdinereductase (BVR) wordt gereduceerd tot bilirubine, een stap waarbij de energiebron nicotinezuuramide-adenine-dinucleotidefosfaat (NADPH) wordt verbruikt.

Figuur 1. Hemenoxygenase en biliverdinereductase enzymatische reacties.

Biliverdinen worden formeel afgeleid van hemen door oxidatieve verwijdering van een methinebrug en verlies van het ijzeratoom. De asymmetrische aard van heem IX leidt tot de mogelijkheid van vier verschillende biliverdine-isomeren, die elk overeenkomen met de verwijdering van een andere methinebrug en dienovereenkomstig worden genoemd. Zo komen de in schema I afgebeelde isomeren Ixα, IXβ, IXγ en IXδ overeen met respectievelijk de verwijdering van de α-, β-, γ- en δ-brug van mesoheem. Dergelijk isomerisme is van belang bij de bestudering van het heem- en bilinemetabolisme.

Figuur 2. Structuren van vier biliverdine-isomeren (Ixα, IXβ, IXγ en IXδ).

Biliverdine bezit belangrijke antimutagene en antioxiderende eigenschappen en kan derhalve een nuttige fysiologische functie vervullen. Van biliverdine en bilirubine is aangetoond dat zij peroxylradicalen krachtig neutraliseren. Ook is aangetoond dat zij de effecten van polycyclische aromatische koolwaterstoffen, heterocyclische amines en oxidanten – allemaal mutagene stoffen – afremmen. Uit sommige studies is gebleken dat mensen met hogere concentraties bilirubine en biliverdine in hun lichaam minder vaak kanker en hart- en vaatziekten hebben. Er is gesuggereerd dat biliverdine – evenals vele andere tetrapyrrolische pigmenten – zou kunnen fungeren als een HIV-1 proteaseremmer en tevens gunstige effecten zou kunnen hebben bij astma, hoewel verder onderzoek nodig is om deze resultaten te bevestigen. Er zijn momenteel geen praktische implicaties voor het gebruik van biliverdine bij de behandeling van welke ziekte dan ook.

Bij zoogdieren is de omzetting van biliverdine door biliverdinereductase snel. Biliverdine is dus een kortlevende soort en is, vergeleken met bilirubine, in relatief lage concentraties in serum aanwezig. Verhoogde serumconcentraties van biliverdine (hyperbiliverdinaemie of groene geelzucht) bij de mens zijn zeldzaam en worden meestal veroorzaakt door mutaties in genen voor metabole enzymen. Biliverdine maakt geen deel uit van de standaard diagnostische tests; verschillende studies hebben echter de toediening van biliverdine in therapie voorgesteld wegens zijn antioxiderende en ontstekingsremmende activiteit. Een dergelijke toediening zou de vraag naar een biliverdine-test in de toekomst kunnen doen toenemen. Anderzijds bestaat er in de diergeneeskunde reeds behoefte aan een diagnostische biliverdinetest. Vogels en reptielen hebben weinig biliverdinereductaseactiviteit en produceren zeer lage hoeveelheden bilirubine. Verhoogde biliverdineconcentraties in serum, gal of excreta kunnen wijzen op anemie ten gevolge van intoxicatie of infectie of op leverproblemen of galwegobstructie. Biliverdinurie is bijna altijd een teken van een leveraandoening en ontstaat door een serumophoping van biliverdine die de renale drempel overschrijdt. Biliverdine is daarom een alternatieve analyt in de diagnostiek van vogel- en reptielziekten waarvoor de referentiewaarden nog moeten worden vastgesteld. Bovendien is biliverdine ook een belangrijk pigment van eierschalen bij verscheidene soorten. Onderzoek naar de kleur van eieren vereist ook een biliverdinebepaling om het biliverdinegehalte in de eierschalen te bepalen.

Er bestaat dus een duidelijke behoefte aan een efficiënte, eenvoudige en kosteneffectieve methode voor biliverdinebepaling. Creative Proteomics biedt een eendimensionaal dunnelaagchromatografisch systeem dat wordt gebruikt voor de resolutie van de IXα-, IXβ-, IXγ- en IXδ-isomeren van biliverdine, en elke isomeer wordt ondubbelzinnig geïdentificeerd.

Samenvatting

• Identificatie en kwantificering van biliverdine (BV) isomeren

Bemonsteringsbehoefte

• Normaal Volume: 100ul plasma; 50mg weefsel; 2e7 cellen
• Minimaal Volume: 50uL plasma; 30mg weefsel; 5e6 cellen

Rapport

• Een gedetailleerd technisch rapport zal worden verstrekt aan het einde van het hele project, met inbegrip van de experimentele procedure, instrument parameters.
• Analyten worden gerapporteerd als uM of ug/mg (weefsel), en CV’s zijn over het algemeen <10%.
• De naam van de analyten, afkorting, formule, molecuulgewicht en CAS# zou ook worden opgenomen in het rapport.